Kleine Augenbewegungen unterliegen einem überraschenden Maß an kognitiver Kontrolle

Zusammenfassung: Forscher berichten, dass die visuelle Drift oder kleine, scheinbar zufällige Augenbewegungen durch die vorherige Kenntnis eines erwarteten visuellen Ziels beeinflusst werden können.

Quelle: Weill-Cornell-Universität

Eine sehr subtile und zufällige Art der Augenbewegung, die als visuelle Drift bezeichnet wird, kann durch vorheriges Wissen über ein erwartetes visuelles Ziel beeinflusst werden, was laut einer von Neurowissenschaftlern von Weill Cornell Medicine geleiteten Studie auf ein überraschendes Maß an kognitiver Augenkontrolle hinweist.

Diese Entdeckung, beschrieben am 3 Aktuelle Biologieträgt zum wissenschaftlichen Verständnis darüber bei, wie das Sehen – weit davon entfernt, nur die Aufnahme von Signalen von der Netzhaut zu sein – durch kognitive Prozesse gesteuert wird.

sagt Hauptautor der Studie Dr. Yin Chu Lin, der die Arbeit als Fred Plum Fellow in Neurowissenschaften und Neurowissenschaften am Feil Family Institute for Brain and Mind Research an der Weill Cornell Medicine durchführte.

arbeitet dr. Lynn ist im Labor des Hauptautors der Studie, Dr. Jonathan Victor, MD, Fred Blum Professor für Neurologie am Weill Cornell Medicine.

Die Studie beinhaltete eine enge Zusammenarbeit mit dem Labor von Dr. Michelle Rucci, Professorin für Gehirn- und Kognitionswissenschaften und Neurowissenschaften an der University of Rochester.

Neurowissenschaftler wissen seit Jahrzehnten, dass im Gedächtnis gespeicherte Informationen die Verarbeitung sensorischer Eingaben, einschließlich Ströme visueller Daten, die von den Augen kommen, stark beeinflussen können. Mit anderen Worten, was wir sehen, wird von dem beeinflusst, was wir zu sehen erwarten, oder von den Anforderungen der jeweiligen Aufgabe.

Die meisten Studien zur kognitiven Kontrolle der Augenbewegung haben subtilere Bewegungen behandelt, wie z. B. „Wurf“-Bewegungen, bei denen sich das Auge über große Teile des Gesichtsfeldes bewegt. In der neuen Studie hat Dr. Lin, Victor und Kollegen untersuchten die Augendrift, bei der es sich um kleine Augenspannungen handelt, die auftreten, selbst wenn der Blick fixiert erscheint.

Augenbewegungen sind subtile Bewegungen, die ein visuelles Ziel in Entfernungen von einem Bruchteil eines Millimeters oder so auf die Netzhaut bewegen – über ein paar Dutzend Fotorezeptoren (Zapfen).

Es wird angenommen, dass sie die Erkennung kleiner, statischer Details in einer visuellen Szene verbessern, indem sie über sie hinweg scannen und räumliche Details effektiv in zeitliche Folgen von visuellen Hinweisen umwandeln.

Frühere Studien haben gezeigt, dass Augendrift und andere kleine „fixierte Augenbewegungen“ nur im weitesten Sinne unter kognitiver Kontrolle stehen – z. B. Verlangsamung beim Scannen durch detailliertere Szenen. In der neuen Studie fanden die Forscher Hinweise auf eine verfeinerte Art der Kontrolle.

Unter Verwendung empfindlicher Geräte in Dr. Ruccis Labor zeichneten die Forscher die visuellen Abweichungen von sechs Freiwilligen auf, die gebeten wurden zu entscheiden, welcher der Buchstaben (H vs. N oder E vs. F) ihnen vor einem zufälligen Hintergrund gezeigt wurde. visuelles Rauschen.

Auf der Grundlage von Computermodellen sagten die Wissenschaftler voraus, dass die Augenbewegungen, die für die Unterscheidung zwischen Buchstaben optimal sind, Schlüsselelemente durchlaufen würden, die Buchstaben im rechten Winkel unterscheiden.

Daher stellten sie die Hypothese auf, dass eine feinere kognitive Kontrolle, falls vorhanden, dazu neigen würde, die visuelle Drift sowohl in die vertikale als auch in die diagonale Richtung (von links unten nach rechts oben) zu lenken, um H gegenüber N zu unterscheiden, im Vergleich zu den strengeren vertikalen Bewegungen der Unterscheidung zwischen E und F .

Und sie fanden heraus, dass die Augenbewegungen von Personen tatsächlich diesen Mustern folgten – selbst in den 20 Prozent der Studien, in denen die Probanden, obwohl sie erwarteten, einen Buchstaben zu sehen, nur Rauschen zeigten. Das letztgenannte Ergebnis zeigte, dass die kognitive Kontrolle über die visuelle Drift nur durch spezifisches Vorwissen über die visuelle Aufgabe gesteuert werden kann, unabhängig von eingehenden visuellen Informationen.

sagte Dr. Victor, der auch Professor für Neurowissenschaften am Feil Family Brain and Mind Research Institute in Weill Cornell ist.

Beachten Sie, dass die Richtung präziser Augenbewegungen vermutlich von Neuronen im Hirnstamm kommt, während das Wissen über eine Aufgabe im höheren Teil des Gehirns liegt: dem Kortex – was auf eine Art unbewusste Verbindung zwischen ihnen hindeutet.

„Die Menschen sind sich der Aufgaben bewusst, die sie ausführen müssen, und doch wissen sie nicht, dass ihre Augen diese kleinen Bewegungen ausführen, selbst wenn Sie es ihnen sagen“, sagte Dr. Victor.

Er fügte hinzu, dass Studien dieses Weges nicht nur zu besseren Einblicken in die Neurowissenschaft des Sehens führen könnten, sondern möglicherweise auch in Sehstörungen – die traditionell als Störungen der Netzhaut oder der sensorischen Verarbeitung im Gehirn angesehen werden.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Sehstörungen manchmal auch eine motorische Komponente haben können, da optimales Sehen von der Fähigkeit des Gehirns abhängt, diese sehr kleinen Bewegungen auszuführen“, sagte Dr. Victor.

Über diese Neuroscience Research News

Autor: Barbara Prämber
Quelle: Weill-Cornell-Universität
Kommunikation: Barbara Primbeh – Weill-Cornell-Universität
Bild: Das Bild ist gemeinfrei

Ursprüngliche Suche: Geschlossener Zugang.
„Kognitive Effekte auf starre AugenbewegungenVon Jonathan Victor et al. Aktuelle Biologie

eine Zusammenfassung

Kognitive Effekte auf starre Augenbewegungen

Höhepunkte

• Scheinbar unwillkürliche fixierende Augenbewegungen unterliegen kognitivem Einfluss
• Das Wissen um die spezifische Aufgabe beeinflusst die vorherrschende Ausrichtung dieser makroskopischen Drifts
• Dieser Effekt ist eine offene Schleife, da er ohne visuelle Informationen auftreten kann
• Kognitive Driftanpassungen können die gegebene Aufgabe mit höherer Genauigkeit als dem Zufall vorhersagen

Zusammenfassung

Wir nehmen die Welt basierend auf visuellen Informationen wahr, die wir durch die Steuerung der Augenbewegung erhalten, eine Aktivität, die mit laufenden kognitiven Prozessen verflochten ist. Kognitive Effekte wurden hauptsächlich im Zusammenhang mit makroskopischen Bewegungen wie Sakkaden und glatten Verfolgungen untersucht. Unsere Augen sind jedoch niemals still, auch nicht während Zeiten der Fixierung.

Eine nachgewiesene Augenbewegung, Ocular Drifts, überträgt Stimulation durch Hunderte von Rezeptoren auf der Netzhaut, eine Bewegung, von der gesagt wird, dass sie die räumliche Detailverarbeitung verbessert, indem räumliche Informationen in zeitliche Informationen übersetzt werden. Trotz ihrer offensichtlichen Zufälligkeit unterliegen okulare Drifts der neuralen Kontrolle.

Allerdings ist wenig über die Steuerung der Drift außerhalb des Hirnstammkreislaufs des vestibulo-okularen Reflexes bekannt.

Hier haben wir die kognitive Kontrolle von Augendriften mit einer Buchstabenunterscheidungsaufgabe untersucht. Das Experiment wurde entwickelt, um Open-Loop-Effekte zu erkennen, d. h. die kognitive Kontrolle der Augenmotorik, die durch spezifisches Vorwissen über die Aufgabe angetrieben wird, unabhängig von eingehenden sensorischen Informationen.

Open-Loop-Effekte wurden isoliert, indem zufällig reine Rauschfelder (ohne Buchstaben) präsentiert wurden, während sich die Probanden damit beschäftigten, bestimmte Buchstabenpaare zu unterscheiden.

Unsere Ergebnisse zeigen eine Open-Loop-Dominanz der Driftrichtung bei menschlichen Beobachtern.